一種盤狀電極靜電紡絲裝置的制造方法
【專利摘要】一種盤狀電極靜電紡絲裝置，包括紡絲系統(tǒng)、供液系統(tǒng)、收集系統(tǒng)和高壓電源，所述收集系統(tǒng)位于所述紡絲系統(tǒng)的上方，所述紡絲系統(tǒng)包括紡絲電極，所述收集系統(tǒng)包括收集電極，所述紡絲電極為盤狀結(jié)構(gòu)，所述盤狀結(jié)構(gòu)的發(fā)射端為尖端結(jié)構(gòu)，所述盤狀結(jié)構(gòu)中容納有紡絲溶液；所述盤狀結(jié)構(gòu)的軸心位置設(shè)置有導(dǎo)柱，所述盤狀結(jié)構(gòu)的上方設(shè)置盤蓋，所述盤蓋活動(dòng)安裝在所述導(dǎo)柱上，所述盤蓋在所述導(dǎo)柱上的上下移動(dòng)可以調(diào)節(jié)所述盤蓋與所述盤狀結(jié)構(gòu)間的距離，實(shí)現(xiàn)溶液溢出量的調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型采用盤狀電極進(jìn)行靜電紡絲，相比于其他無(wú)針靜電紡絲裝置，能夠大幅度提高纖維產(chǎn)品的產(chǎn)量及質(zhì)量。該裝置的布液方式簡(jiǎn)單可靠，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，便于工業(yè)化應(yīng)用。
【專利說(shuō)明】
一種盤狀電極靜電紡絲裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及靜電紡絲技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種盤狀電極靜電紡絲裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]靜電紡絲技術(shù)是一種利用靜電場(chǎng)力生產(chǎn)納米纖維的技術(shù)，其原理是:在高壓靜電場(chǎng)中，帶電聚合物溶液在電場(chǎng)力的作用下形成泰勒錐，當(dāng)電場(chǎng)力足夠大，使得帶電液滴克服表面張力形成帶電射流，最后在收集機(jī)構(gòu)上沉積固化成納米纖維結(jié)構(gòu)。
[0003]傳統(tǒng)的噴頭式靜電紡絲裝置容易出現(xiàn)的噴頭阻塞、難清理，陣列噴頭在紡絲過(guò)程中容易出現(xiàn)“邊緣效應(yīng)”現(xiàn)象等缺點(diǎn)影響了纖維質(zhì)量和紡絲效率，導(dǎo)致產(chǎn)量較低。
[0004]相比于噴頭式靜電紡，無(wú)針式靜電紡具有產(chǎn)量高，紡絲設(shè)備簡(jiǎn)單，生產(chǎn)成本較低等特點(diǎn)。專利W02005/024101A1提出的一種無(wú)針靜電紡絲技術(shù)，纖維產(chǎn)量大，但其紡絲溶液暴露在空氣中，所生產(chǎn)的纖維直徑粗細(xì)不均，此外，紡絲電極電場(chǎng)分布不均，紡絲臨界電壓高，能耗大，不適合批量納米纖維制造。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本實(shí)用新型的目的在于提供一種盤狀電極靜電紡絲裝置，避免了紡絲溶液暴露在空氣中，使產(chǎn)生的紡絲更加均勻，盤狀電極的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了紡絲電極電場(chǎng)的均勻分布，電極的尖端結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了電荷的聚集，誘導(dǎo)紡絲的進(jìn)行。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)大幅度地提高了纖維產(chǎn)品的產(chǎn)量及質(zhì)量，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易加工，便于工業(yè)化應(yīng)用。
[0006]本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種盤狀電極靜電紡絲裝置，包括紡絲系統(tǒng)、供液系統(tǒng)、收集系統(tǒng)和高壓電源，所述收集系統(tǒng)位于所述紡絲系統(tǒng)的上方，所述紡絲系統(tǒng)包括紡絲電極，所述收集系統(tǒng)包括收集電極，所述紡絲電極為盤狀結(jié)構(gòu)，所述盤狀結(jié)構(gòu)的發(fā)射端為尖端結(jié)構(gòu)，所述盤狀結(jié)構(gòu)中容納有紡絲溶液;所述盤狀結(jié)構(gòu)的軸心位置設(shè)置有導(dǎo)柱，所述盤狀結(jié)構(gòu)的上方設(shè)置盤蓋，所述盤蓋活動(dòng)安裝在所述導(dǎo)柱上，所述盤蓋在所述導(dǎo)柱上的上下移動(dòng)能調(diào)節(jié)所述盤蓋與所述盤狀結(jié)構(gòu)間的距離，實(shí)現(xiàn)溶液溢出量的調(diào)節(jié)。
[0007]優(yōu)選地，所述盤狀結(jié)構(gòu)的尖端厚度為0.05-20_或0.1-5_。
[0008]優(yōu)選地，所述盤狀結(jié)構(gòu)包括盤翼，所述盤翼傾斜角度為90°-180°或135°-165°。
[0009]優(yōu)選地，所述活動(dòng)安裝方式可以為齒輪齒條配合、內(nèi)外螺紋配合或光桿軸與軸套配合的形式。
[0010]優(yōu)選地，還包括氣體輔助系統(tǒng)，所述氣體輔助系統(tǒng)包括供氣裝置、環(huán)形氣槽、將所述供氣裝置與所述環(huán)形氣槽連接起來(lái)的氣管以及設(shè)置在紡絲電極外側(cè)的通氣機(jī)構(gòu)。
[0011]優(yōu)選地，所述紡絲系統(tǒng)還包括上蓋及下蓋，所述通氣機(jī)構(gòu)為陣列氣孔和/或氣槽，所述陣列氣孔和/或氣槽設(shè)置在所述上蓋上，所述環(huán)形氣槽設(shè)置在所述下蓋中，所述陣列氣孔和/或氣槽與所述環(huán)形氣槽相連通。
[0012]優(yōu)選地，所述氣孔孔徑為0.1-1Omm或0.5_2mm和/或所述氣槽寬度為0.1-1Omm或0.5_2mm0
[0013]優(yōu)選地，所述供液系統(tǒng)包括供液裝置、輸液管、回液箱、回液管和溢液槽，所述供液裝置通過(guò)輸液管將溶液輸送到所述紡絲電極中，所述溢液槽設(shè)置在紡絲電極下方，用以回收溢出的多余溶液，并通過(guò)回液管將溶液回收到回液箱中。
[0014]優(yōu)選地，所述溢液槽設(shè)置在所述紡絲電極和所述陣列氣孔之間。
[0015]優(yōu)選地，所述尖端結(jié)構(gòu)為三角形結(jié)構(gòu)、圓錐曲線形結(jié)構(gòu)或曳物線形結(jié)構(gòu)。所述尖端結(jié)構(gòu)的尖端部分為連續(xù)結(jié)構(gòu)或者鋸齒狀結(jié)構(gòu)。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下有益效果:
[0017](I)采用盤狀的結(jié)構(gòu)作為紡絲電極，盤狀結(jié)構(gòu)容易產(chǎn)生均布電場(chǎng)，有助于提升紡絲纖維質(zhì)量；
[0018](2)紡絲電極圓盤的邊緣為尖端結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)尖端處電荷聚集，有助于誘導(dǎo)紡絲；
[0019](3)布液方式及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，紡絲電極里面儲(chǔ)存紡絲溶液，通過(guò)溢出的方式將溶液涂覆在紡絲電極圓盤的邊緣上，并進(jìn)行紡絲；
[0020](4)紡絲電極上方設(shè)置有可上下調(diào)節(jié)的盤蓋，盤蓋的結(jié)構(gòu)與紡絲電極結(jié)構(gòu)相匹配，通過(guò)調(diào)節(jié)盤蓋與紡絲電極之間的縫隙，可以實(shí)現(xiàn)溶液溢出量的調(diào)節(jié)，并且在保證溶液溢出的同時(shí)，可以避免了紡絲電極里面的溶液暴露在空氣中造成變質(zhì)，進(jìn)而影響紡絲質(zhì)量；
[0021](5)裝置在發(fā)射電極兩側(cè)設(shè)置有通氣機(jī)構(gòu)，能夠?qū)徑z過(guò)程進(jìn)行氣體輔助保護(hù)，對(duì)纖維起到收攏拉伸的作用，加速纖維沉積固化，有助于提高紡絲效率及紡絲質(zhì)量；
[0022](6)裝置設(shè)置有廢液回收的結(jié)構(gòu)，回收溢出的紡絲溶液，再次利用，節(jié)約資源。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是本實(shí)用新型盤狀電極靜電紡絲裝置的示意圖。
[0024]圖2是本實(shí)用新型盤狀電極靜電紡絲裝置的主剖視圖。
[0025]圖3是本實(shí)用新型盤狀電極靜電紡絲裝置的俯視圖。
[0026]1-收集裝置，2-上蓋，3-氣孔，4-紡絲電極，5-下蓋，6_氣管，7_供氣裝置，8_供液裝置，9-輸液管，10-回液箱，11-回液管，12-盤蓋，13-高壓電源，14-環(huán)形氣槽，15-導(dǎo)柱，16-溢液槽。
【具體實(shí)施方式】
[0027]下面將借助附圖中的實(shí)施例描述本實(shí)用新型一種盤狀電極靜電紡絲裝置的結(jié)構(gòu)構(gòu)造。盤狀電極靜電紡絲裝置包括紡絲系統(tǒng)、氣體輔助系統(tǒng)、供液系統(tǒng)、收集系統(tǒng)、高壓電源。
[0028]如圖1、圖2和圖3所示，紡絲系統(tǒng)包括上蓋2、紡絲電極4、下蓋5、盤蓋12和導(dǎo)柱15。紡絲電極4、盤蓋12和導(dǎo)柱15設(shè)置在上蓋2上，上蓋2及下蓋5通過(guò)緊固件連接起來(lái)形成一個(gè)整體或者上蓋2與下蓋5為一體形成的結(jié)構(gòu)，共同作為紡絲系統(tǒng)的基座。紡絲電極4為導(dǎo)電材質(zhì)，固定安裝，紡絲電極4為盤狀結(jié)構(gòu)，可以是圓盤，也可以是其他形狀的盤，盤狀結(jié)構(gòu)包括盤翼和盤底。盤狀結(jié)構(gòu)的發(fā)射端為為連續(xù)或者鋸齒狀的尖端結(jié)構(gòu)，尖端結(jié)構(gòu)具體可以為三角形結(jié)構(gòu)、圓錐曲線形結(jié)構(gòu)或曳物線形結(jié)構(gòu)，也可為其他形式的尖端結(jié)構(gòu)，只要能實(shí)現(xiàn)電荷聚集即可。盤狀結(jié)構(gòu)為導(dǎo)電材質(zhì)，其厚度為0.05mm-20mm，優(yōu)選0.盤翼傾斜角度90°-180°，優(yōu)選135°-165°，盤狀結(jié)構(gòu)為圓盤時(shí)，圓盤盤底直徑為5mm-5000mm，優(yōu)選100mm-1000mm，圓盤的深度為Imm-lOOmm，優(yōu)選5mm-50mm,在同樣的圓盤底直徑下，盤翼的傾斜角度越大，盤的圓周越長(zhǎng)，圓盤深度越淺，更長(zhǎng)的圓周長(zhǎng)，提高了有效紡絲電極長(zhǎng)度，淺的圓盤深度，使供液更新周期變短，有效的防止了溶液的變質(zhì)，穩(wěn)定了紡絲的質(zhì)量。在高壓電場(chǎng)的作用下，尖端結(jié)構(gòu)具有電荷聚集效應(yīng)，能夠有效的誘導(dǎo)紡絲，當(dāng)紡絲電極4里面的紡絲溶液開(kāi)始從邊緣溢出時(shí)，溶液突破表面張力，形成射流，而且電極電場(chǎng)分布的均勻，有助于提高纖維成形質(zhì)量;紡絲電極4上方設(shè)置有可上下調(diào)節(jié)的盤蓋12，盤蓋12的結(jié)構(gòu)與紡絲電極4的結(jié)構(gòu)相匹配，盤蓋12活動(dòng)安裝在導(dǎo)柱15上，通過(guò)調(diào)節(jié)盤蓋12與紡絲電極4之間的縫隙，可以實(shí)現(xiàn)溶液溢出量的調(diào)節(jié)，同時(shí)避免了紡絲電極4里面的溶液與空氣相接觸，造成紡絲溶液變質(zhì)。
[0029]盤蓋12與導(dǎo)柱15的活動(dòng)連接方式可以為齒輪齒條配合、內(nèi)外螺紋配合或光桿軸與軸套配合的形式，也可以是其他的活動(dòng)連接方式，能夠?qū)崿F(xiàn)盤蓋在導(dǎo)柱上的上下移動(dòng)即可。例如，齒輪齒條形式:導(dǎo)柱15上嵌有齒條，齒輪固定在盤蓋12上，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)齒輪帶動(dòng)齒條(導(dǎo)柱15)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)盤蓋12的上下調(diào)節(jié)，并設(shè)置一個(gè)擋塊，通過(guò)卡住齒輪，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)盤蓋12在導(dǎo)柱15上的相對(duì)固定；內(nèi)外螺紋配合的形式:導(dǎo)柱15上設(shè)置外螺紋，而盤蓋12與導(dǎo)柱15相配合的位置為內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，導(dǎo)柱15固定不動(dòng)，通過(guò)旋轉(zhuǎn)盤蓋12，實(shí)現(xiàn)上下調(diào)節(jié);光桿軸及軸套形式:導(dǎo)柱15為光桿軸結(jié)構(gòu)，盤蓋12上設(shè)置軸軸套，軸套可在導(dǎo)柱15上上下滑動(dòng)，通過(guò)軸套內(nèi)的頂絲實(shí)現(xiàn)軸套在導(dǎo)柱15上的相對(duì)固定。
[0030]如圖1、圖2和圖3所示，氣體輔助系統(tǒng)包括供氣裝置7、環(huán)形氣槽14、通氣機(jī)構(gòu)和氣管6，通氣機(jī)構(gòu)可以為陣列氣孔3和/或氣槽，陣列氣孔3為圓形時(shí)，孔徑為0.l-10mm，優(yōu)選0.5_2mm，陣列氣孔3的間距為1_100mm，優(yōu)選1-1Omm;氣槽的槽寬為0.1-1Omm，優(yōu)選0.5_2mm。環(huán)形陣列氣孔3設(shè)置在紡絲電極4外側(cè)，為紡絲過(guò)程提供0.35MPa-3.5MPa壓力的氣體輔助，氣孔3所噴射出的氣流能夠?qū)徑z纖維起拉伸牽引作用，加速纖維上溶劑的揮發(fā)，提高紡絲效率及紡絲質(zhì)量;通氣機(jī)構(gòu)下方設(shè)置有環(huán)形氣槽14，通氣機(jī)構(gòu)及環(huán)形氣槽14分別設(shè)置在上蓋2及下蓋5中，通過(guò)氣管6將供氣裝置7與環(huán)形氣槽14連接起來(lái)。
[0031 ]如圖1、圖2和圖3所示，供液系統(tǒng)包括供液裝置8、輸液管9、回液箱1、回液管11和溢液槽16。供液裝置8通過(guò)輸液管9將溶液源源不斷輸送到紡絲電極4中，當(dāng)溶液增加到一定程度時(shí)，溶液開(kāi)始從紡絲電極4四周的邊緣溢出，溢液槽16設(shè)置在紡絲電極4下方，用以回收溢出的多余溶液，并通過(guò)回液管11將溶液回收到回液箱10中，回液箱10可以設(shè)置在紡絲電極下方，通過(guò)重力作用將紡絲電極溢出的溶液進(jìn)行回收，也可以設(shè)置在其他地方，通過(guò)外加動(dòng)力源的形式，將紡絲系統(tǒng)溢出的溶液回收到回液箱10，通過(guò)回液箱10實(shí)現(xiàn)了廢液回收利用，節(jié)約資源。
[0032]如圖1和圖2所示，收集系統(tǒng)包括收集裝置I，收集裝置I上設(shè)置與紡絲電極4相匹配的收集電極，收集電極上設(shè)置接收端，進(jìn)行紡絲的收集;收集裝置I位于紡絲電極4的上方，并且收集裝置I與紡絲電極4間的距離可調(diào)，實(shí)現(xiàn)纖維生產(chǎn)的可控性。
[0033]如圖1、圖2和圖3所示，高壓電源13的兩個(gè)輸出口分別與紡絲電極4及收集裝置I連通，在紡絲電極4與收集裝置I之間產(chǎn)生高壓靜電場(chǎng)。紡絲電極4的邊緣高壓電場(chǎng)作用下產(chǎn)生尖端電荷聚集效應(yīng)，均布在盤邊緣上的溶液表面也隨之電荷聚集越多，最終突破表面張力，形成射流，最終在收集裝置I上沉積固化，從而收集到均勻的納米纖維。
[0034]使用本裝置進(jìn)行靜電紡絲時(shí)，高壓電源13在紡絲電極4與收集裝置之間產(chǎn)生一個(gè)高壓靜電場(chǎng)，供液裝置8通過(guò)輸液管9將溶液輸送到紡絲電極4中并達(dá)到一定量時(shí)，溶液從紡絲電極的邊緣溢出，在高壓電場(chǎng)的作用下開(kāi)始紡絲，并通過(guò)收集裝置I進(jìn)行紡絲的收集，同時(shí)溢出的溶液通過(guò)供液系統(tǒng)的回收裝置10進(jìn)行回收，氣體輔助裝置在紡絲過(guò)程中，可以拉伸牽引和收攏紡絲纖維，加速溶液中溶劑的揮發(fā)和纖維的固化，提高了紡絲的效率和質(zhì)量。
[0035]本實(shí)用新型采用盤狀電極進(jìn)行靜電紡絲，相比于其他無(wú)針靜電紡絲裝置，能夠大幅度提高纖維產(chǎn)品的產(chǎn)量及質(zhì)量。該裝置的布液方式簡(jiǎn)單可靠，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工容易，便于工業(yè)化應(yīng)用。
[0036]最后應(yīng)說(shuō)明的是:以上所述的各實(shí)施例僅用于說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制;盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對(duì)前述實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分或全部技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型各實(shí)施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種盤狀電極靜電紡絲裝置，包括紡絲系統(tǒng)、供液系統(tǒng)、收集系統(tǒng)和高壓電源，所述收集系統(tǒng)位于所述紡絲系統(tǒng)的上方，所述紡絲系統(tǒng)包括紡絲電極，所述收集系統(tǒng)包括收集電極，其特征在于: 所述紡絲電極為盤狀結(jié)構(gòu)，所述盤狀結(jié)構(gòu)的發(fā)射端為尖端結(jié)構(gòu)，所述盤狀結(jié)構(gòu)中容納有紡絲溶液； 所述盤狀結(jié)構(gòu)的軸心位置設(shè)置有導(dǎo)柱，所述盤狀結(jié)構(gòu)的上方設(shè)置盤蓋，所述盤蓋活動(dòng)安裝在所述導(dǎo)柱上，所述盤蓋在所述導(dǎo)柱上的上下移動(dòng)能調(diào)節(jié)所述盤蓋與所述盤狀結(jié)構(gòu)間的距離，實(shí)現(xiàn)溶液溢出量的調(diào)節(jié)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤狀電極靜電紡絲裝置，其特征在于:所述盤狀結(jié)構(gòu)的尖端厚度為0.05_20mm或0.l_5mm。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤狀電極靜電紡絲裝置，其特征在于:所述盤狀結(jié)構(gòu)包括盤翼，所述盤翼傾斜角度為90° -180°或135° -165°。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤狀電極靜電紡絲裝置，其特征在于:所述活動(dòng)安裝方式可以為齒輪齒條配合、內(nèi)外螺紋配合或光桿軸與軸套配合的形式。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤狀電極靜電紡絲裝置，其特征在于:還包括氣體輔助系統(tǒng)，所述氣體輔助系統(tǒng)包括供氣裝置、環(huán)形氣槽、將所述供氣裝置與所述環(huán)形氣槽連接起來(lái)的氣管以及設(shè)置在紡絲電極外側(cè)的通氣機(jī)構(gòu)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的盤狀電極靜電紡絲裝置，其特征在于:所述紡絲系統(tǒng)還包括上蓋及下蓋，所述通氣機(jī)構(gòu)為陣列氣孔和/或氣槽，所述陣列氣孔和/或氣槽設(shè)置在所述上蓋上，所述環(huán)形氣槽設(shè)置在所述下蓋中，所述陣列氣孔和/或氣槽與所述環(huán)形氣槽相連通。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的盤狀電極靜電紡絲裝置，其特征在于:所述氣孔孔徑為0.1-1Omm或0.5_2mm和/或所述氣槽寬度為0.1-1Omm或0.5_2mm。8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的盤狀電極靜電紡絲裝置，其特征在于:所述供液系統(tǒng)包括供液裝置、輸液管、回液箱、回液管和溢液槽，所述供液裝置通過(guò)輸液管將溶液輸送到所述紡絲電極中，所述溢液槽設(shè)置在紡絲電極下方，用以回收溢出的多余溶液，并通過(guò)回液管將溶液回收到回液箱中。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的盤狀電極靜電紡絲裝置，其特征在于:所述溢液槽設(shè)置在所述紡絲電極和所述通氣機(jī)構(gòu)之間。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的盤狀電極靜電紡絲裝置，其特征在于:所述尖端結(jié)構(gòu)為三角形結(jié)構(gòu)、圓錐曲線形結(jié)構(gòu)或曳物線形結(jié)構(gòu)，所述尖端部分為連續(xù)結(jié)構(gòu)或者鋸齒狀結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】D01D5/00GK205443522SQ201620281951
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年4月6日
【發(fā)明人】黃澤峰, 朱自明, 陳新度, 王晗, 夏遠(yuǎn)祥, 溫尊偉, 梅晨, 江傳玉, 黃深能
【申請(qǐng)人】佛山輕子精密測(cè)控技術(shù)有限公司